CN216236051U - 超高纯氩气的纯化设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超高纯氩气的纯化设备，包括沿氩气原料流动方向依次设置的催化燃烧装置、吸附装置以及精馏装置，所述催化燃烧装置内设置有网状载体，所述网状载体上设置有供氩气原料通过的网孔，且所述网状载体上负载有催化剂。本实用新型的超高纯氩气的纯化设备，具有安全性高，能耗低，工艺操作简单，产品纯度高等优点。
Description
技术领域
本实用新型是关于一种提纯设备，特别是关于一种超高纯氩气的纯化设备。
背景技术
氩气是一种无色无臭的惰性气体，其分子式为Ar,分子量39.95，蒸汽压为202.64KPa(-179℃)，熔点-189.2℃，沸点-185.7℃；氩气是空气中除氧气和氮气外的另一种含量较大的气体，获取成本相对较低，同时他具有优良的化学惰性和物理性能，能为各种工艺提供惰性气氛，达到置换杂质气体，吹扫固体粉末、带走工艺中多余热量等目的，但是近年随着半导体等行业的高速发展，在半导体成品制作工艺中对使用气体纯度的要求越来越高，杂质都要求小于1ppb,传统超高纯气体纯化器调试完成后，产品氩气中的氢气和甲烷往往超高不能达到ppb级，需要长期大量吹扫放空，才能达标并投入使用，此过程会造成纯化器调试时间长、气源浪费、影响用户使用周期、产品指标不稳定等问题；而现有技术中单一的吸附和精馏都不能使氩气中的杂质烃类(甲烷)、氢气、一氧化碳等杂质达到ppb级，满足不了电子工业、生物医药等领域中的应用要求。
因此，有必要提供一种超高纯氩气的纯化设备，来解决上述问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种超高纯氩气的纯化设备，其能够得到超高纯氩气。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种超高纯氩气的纯化设备，包括沿氩气原料流动方向依次设置的催化燃烧装置、吸附装置以及精馏装置，所述催化燃烧装置内设置有网状载体，所述网状载体上设置有供氩气原料通过的网孔，且所述网状载体上负载有催化剂。
在一个或多个实施方式中，所述网状载体由多个编织体组装形成，所述催化剂负载在所述编织体上。
在一个或多个实施方式中，所述编织体为多孔结构，且编织体的外表面设有微孔。
在一个或多个实施方式中，所述编织体为线状、条状以及柱状中的任一一种，且所述编织体在轴向方向的长度为3～5cm。
在一个或多个实施方式中，所述网孔的孔径不超过3mm。
在一个或多个实施方式中，所述精馏装置包括精馏脱轻塔和精馏脱重塔。
在一个或多个实施方式中，所述精馏脱轻塔的塔底的温度为-170～-150℃，压力为0.3～0.6MPa；其塔顶的温度比塔底的温度低1～30℃，且塔顶的压力为0.3～0.6MPa。
在一个或多个实施方式中，所述精馏脱重塔的塔底的温度为-175～-160℃，压力为0.25～0.55MPa；其塔顶的温度比塔底的温度低1～30℃
在一个或多个实施方式中，所述催化燃烧装置和吸附装置之间还设置有冷却装置。
与现有技术相比，根据本实用新型的超高纯氩气的纯化设备，通过将带有杂质的氩气原料先通入催化燃烧内，使杂质中的烃类、氧气等难除杂质在网状载体上的催化剂的作用下，催化燃烧转化成水和二氧化碳，且在该过程中，温度只需控制在70～225℃的范围内即可，起到了降低耗能的作用；再将水和二氧化碳通过吸附装置以及精馏装置进行脱除，就能得到超高纯氩气。本实用新型的超高纯氩气的纯化设备具有安全性高，能耗低，工艺操作简单，产品纯度高等优点。
附图说明
图1是根据本实用新型一实施方式的超高纯氩气的纯化设备的整体示意图；
图2是根据本实用新型一实施方式的网状载体的局部示意图。
主要附图标记说明：
1、催化燃烧装置；11、网状载体；111、编织体；112、网孔；113、微孔；2、吸附装置；3、精馏装置；31、精馏脱轻塔；32、精馏脱重塔；4、储料罐；5、收料罐；6、冷却装置。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本实用新型一实施方式的超高纯氩气的纯化设备，包括沿氩气原料流动方向依次设置的催化燃烧装置1、吸附装置2以及精馏装置3。
一具体实施方式中，催化燃烧装置1的上游可以设置有用于盛装氩气原料的储料罐4，精馏装置3的下游可以设置有用于收集超高纯氩气的收料罐5。图1中的箭头方向为气体流动的方向。
如图2所示，一具体实施方式中，催化燃烧装置1内设置有网状载体11，网状载体11上负载有催化剂，该催化剂可以为氧化铜、氧化锰、氧化铈以及氧化锡中的至少两种。催化剂的作用是使氩气原料中的烃类、氧气等难除杂质在催化剂的作用下，催化燃烧转化成水和二氧化碳。从而起到将难除杂质转化成易除杂质的作用。
需要说明的是，上述过程中使用氧化铜、氧化锰、氧化铈以及氧化锡中的至少两种作为催化剂，且催化温度只需要在70～225℃即可，相比于市面上昂贵的钌催化剂、钯催化剂或它们的混合催化剂，以及催化温度明显要高于本纯化设备的催化温度。本纯化设备的催化条件更加温和、方便，以及使用的催化剂的成本更加低廉。综合下来本纯化设备在催化过程中的成本相当于市面上使用贵金属催化剂的成本的十分之一左右。
一具体实施方式中，网状载体11由多个编织体111组装形成，催化剂负载在编织体111上，且多个编织体111之间形成有多个网孔112。网孔112是起到供氩气原料通过的作用，且氩气原料通过网孔112时，可以与编织体111上的催化剂充分接触，起到充分反应的作用。
一具体实施方式中，编织体111可以为氧化铝材质的。编织体111可以为多孔结构，且编织体111的外表面设有微孔113。氩气原料流经编织体111表面时，微孔113起到增大编织体111与氩气原料接触的面积，即使负载于编织体111上的催化剂，尽可能的接触到氩气原料，从而与氩气原料中的烃类、氧气等难除杂质进行反应，将其转化为二氧化碳和水。多孔结构可以理解为编织体111的内部有孔，或者编织体111的外表面设有微孔113，或者两者兼具。因此多孔结构一是起到负载催化剂的作用；二是当编织体111的内部有孔且外表面还设有微孔113时，内部的孔可以与微孔113相连通，从而起到扩大催化剂与氩气原料接触面积的作用。
一具体实施方式中，编织体111可以为线状、条状以及柱状中的任一一种，且编织体111在轴向方向上的长度为3～5cm。
一具体实施方式中，网孔112的孔径不超过3mm。网孔112尺寸大于3mm时，从网孔112中部通过的氩气原料不易与网孔112四周的编织体111相接触，从而使部分杂质可能未被转化，会影响到对氩气原料的提纯的纯度。
如图1所示，一具体实施方式中，催化燃烧装置1和吸附装置2之间还设置有冷却装置6。由于吸附装置2的吸附条件可以为室温，而催化燃烧装置1的反应条件常为70～225℃，因此，氩气原料经过催化燃烧装置1后，进入吸附装置2前，需要经过冷却装置6，将其降温至室温左右。
一具体实施方式中，吸附装置2内的吸附剂(图中未画出)可以为硅胶、氧化铝、3A、5A以及13X中的至少一种。吸附装置2内的温度为室温，压力0.1～0.3MPa。
一具体实施方式中，精馏装置3包括精馏脱轻塔31和精馏脱重塔32。精馏脱轻塔31内对氩气原料进行脱轻处理，即精馏脱轻塔31的顶部为杂质；精馏脱重塔32对氩气原料进行脱重处理，即精馏脱轻塔31的底部为杂质，从塔顶即可得到超高纯氩气。
一具体实施方式中，精馏脱轻塔31的塔底的温度为-170～-150℃，压力为0.3～0.6MPa；其塔顶的温度比塔底的温度低1～30℃，且塔顶的压力为0.3～0.6MPa。
一具体实施方式中，精馏脱重塔32的塔底的温度为-175～-160℃，压力为0.25～0.55MPa；其塔顶的温度比塔底的温度低1～30℃。
本实用新型的超高纯氩气的纯化设备，通过将带有杂质的氩气原料先通入催化燃烧内，使杂质中的烃类、氧气等难除杂质在网状载体11上的催化剂的作用下，催化燃烧转化成水和二氧化碳，且在该过程中，温度只需控制在70～225℃的范围内即可，起到了降低耗能的作用；再将水和二氧化碳通过吸附装置2以及精馏装置3进行脱除，就能得到超高纯氩气。本实用新型的超高纯氩气的纯化设备，具有安全性高，能耗低，工艺操作简单，产品纯度高等优点。
前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (9)
1.一种超高纯氩气的纯化设备，其特征在于，包括沿氩气原料流动方向依次设置的催化燃烧装置、吸附装置以及精馏装置，所述催化燃烧装置内设置有网状载体，所述网状载体上设置有供氩气原料通过的网孔，且所述网状载体上负载有催化剂。
2.如权利要求1所述的超高纯氩气的纯化设备，其特征在于，所述网状载体由多个编织体组装形成，所述催化剂负载在所述编织体上。
3.如权利要求2所述的超高纯氩气的纯化设备，其特征在于，所述编织体为多孔结构，且编织体的外表面设有微孔。
4.如权利要求2所述的超高纯氩气的纯化设备，其特征在于，所述编织体为线状、条状以及柱状中的任一一种，且所述编织体在轴向方向的长度为3～5cm。
5.如权利要求1所述的超高纯氩气的纯化设备，其特征在于，所述网孔的孔径不超过3mm。
6.如权利要求1所述的超高纯氩气的纯化设备，其特征在于，所述精馏装置包括精馏脱轻塔和精馏脱重塔。
7.如权利要求6所述的超高纯氩气的纯化设备，其特征在于，所述精馏脱轻塔的塔底的温度为-170～-150℃，压力为0.3～0.6MPa；其塔顶的温度比塔底的温度低1～30℃，且塔顶的压力为0.3～0.6MPa。
8.如权利要求6所述的超高纯氩气的纯化设备，其特征在于，所述精馏脱重塔的塔底的温度为-175～-160℃，压力为0.25～0.55MPa；其塔顶的温度比塔底的温度低1～30℃。
9.如权利要求1所述的超高纯氩气的纯化设备，其特征在于，所述催化燃烧装置和吸附装置之间还设置有冷却装置。
Priority Applications (1)
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| CN202123083532.0U Active CN216236051U (zh) | 2021-12-09 | 2021-12-09 | 超高纯氩气的纯化设备 |
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2021
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Address after: 215152 No. 6 Anmin Road, Panyang Industrial Park, Huangdi Town, Xiangcheng District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Jinhong Gas Co.,Ltd. Address before: 215152 No. 6 Anmin Road, Panyang Industrial Park, Huangdi Town, Xiangcheng District, Suzhou City, Jiangsu Province Patentee before: SUZHOU JINHONG GAS Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |